高含非烃气体气藏连通单元划分方法研究——以DF1-1气田莺歌海组气藏为例

高 达 刘 叶 戚志林 李继强 尹冰毅

(1.中海石油(中国)有限公司 海南分公司，海口 570312；2.重庆科技学院 石油与天然气工程学院/复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室，重庆 401331)

0 前 言

气藏连通单元的明确划分，是实现井位部署、优化配产及后期挖潜的重要依据，也是制定气藏开发及调整方案的基础[1-3]。对于气藏的连通性，可采用静态、动态方法进行评价。静态评价法主要包括储层展布特征分析法、流体特征分析法，动态评价法主要包括压力系数分析法、干扰试井法和生产动态分析法[4-8]。

高含非烃气体气藏在全球分布广泛[9-12]，其中H2S、CO2、N2和CO等非烃气体含量高。在长时间的重力分异作用影响下，气藏储层连通单元内部各组分气体的分布逐渐趋于平衡，而各连通单元在位置、规模、物性等方面的不同却导致其中流体的组成和分布特征出现差异。因此，可通过流体的组成和分布特征来判断高含非烃气体气藏的连通性。目前，这类气藏连通性评价方法大多是基于各井的流体性质差异进行分析，而未考察流体的初始分布特征和生产变化特征[13-16]，在评价高含烃气体气藏时有可能出现偏差。

DF1-1气田莺歌海组气藏为高含烃气体气藏，内部单元连通性复杂，各井区间的采出程度差异较大。当逐渐进入开发中后期时，需要针对不同的连通单元制定相应的调整或挖潜策略。该气藏天然气中富含CO2和N2，产出气分布及变化情况复杂，不宜采用现有基于流体性质的连通性评价方法。为此，我们拟尝试一种新的气藏连通单元划分方法，结合气藏流体初始分布特征及生产变化特征，分析产出气组成差异较大气井的井间连通性。

1 DF1-1气藏基本特征

DF1-1气田莺歌海组气藏位于莺歌海海域，是以泥底辟背斜和断层控制为主的构造气藏。该气藏目的层段为上第三系莺歌海组二段，由上至下有 4个气组，依次为Ⅰ、Ⅱ上、Ⅱ下和Ⅲ上(见图1)。其中，储层孔隙度介于19%～31%，平均为23%；储层渗透率介于3.0×10-3～640.0×10-3μm2，平均为47.0×10-3μm2。气藏属常温常压系统，温度为 82 ℃，原始地层压力为14 MPa。气藏非均质性强，各井区的采出程度不均衡，井区间压力系数差异较大。各气井产出气中，CO2、N2等非烃气体含量高，产出气组分含量变化大；其中，CO2的摩尔分数约为0.26%～74.46%，N2的摩尔分数约为0.65%～36.81%。在生产过程中，有近1/3的气井产出气组成不稳定(见图2)。

图1 DF1-1气田莺歌海组气藏气组划分

图2 莺歌海组气藏D7H井产出气组成变化图

2 基于气体组成特征的连通性划分

2.1 气体组成的分布特征

气井产出气组成随气井深度(海拔)的变化分为两种情况：(1)随着气井裸眼段中部的深度加深，产出气中CO2、N2等非烃气体的含量显著提高，而烃类气体的含量明显下降；(2)产出气组成不随气井裸眼段中部深度的变化而变化。

在莺歌海组气藏成藏过程中，在重力分异作用的影响下同一连通单元内的气体逐渐达到充分平衡的状态。其间，各连通单元内部密度较大的非烃类气体由上至下浓度逐渐增大，密度较小的烃类气体浓度逐渐减小，不同密度的气体在连通单元内各自形成气层。不同连通单元的各气体组成及气层厚度占比均不相同，因此，气井产出气组成随深度变化规律也就不同。比如，当连通单元内某类气体含量较高时，在重力分异作用影响下该类气体所形成气层的厚度在连通单元总厚度中的占比就较大；在钻完井后，即使裸眼段的深度变化较大，该连通单元的产出气组成也基本不随裸眼段深度的变化而变化。而当连通单元内各组分气体占比相近时，其形成的气层厚度在连通单元总厚度中的占比也相近；在钻完井后，随着气井裸眼段中部深度不断加深，该连通单元产出的非烃类气体含量会逐渐升高。

2.2 气体组成的变化特征

在生产过程中，气井底产生局部低压区，导致连通单元下部密度较大的非烃类气体向井底低压区流动，从而导致产出气组分含量不稳定。对于产出气组分含量不稳定的气井(不稳定井)，需对比分析投产初期和当前生产中的产出气组分含量，以此判断其连通性。下面以莺歌海组气藏Ⅱ下气组西北井区为例，分析气体组成的变化特征。

该井区2口不稳定气井(D7H井和E1H井)的产出气变化如图3所示。D7H井和E1H井产出气中CO2的含量在生产初期均随生产时间的延长而提高，生产后期则稳定在一个较高的水平。该井区内D7H井、E1H井、E7H井、P11H井初始产出气和当前产出气中的CO2含量变化如图4所示。其中，初始产出气中CO2的含量相差较大，而当前产出气中CO2的含量相近，且气井裸眼段中部越深产出气中的CO2含量也越高。D7H井和E1H井产出气组成不稳定，二者均为早期投产气井；而E7H井和P11H井产出气组成较稳定，为稳定气井。在E7H井、P11H井这2口稳定气井投产时，D7H井和E1H井的CO2含量已达到了较高水平。在此先后相继投产期间，由于D7H井和E1H井持续产出，该连通单元的CO2含量逐渐上升，直到后期2口气井投产时，整个连通单元的CO2含量达到一个较高水平。因此，后期投产的2口气井初期产出气中的CO2含量较高，且产出气组成稳定。

图3 2口不稳定气井产出气比例及组分变化

图4 4口气井产出气中的CO2含量变化

2.3 连通性评价方法

通常认为，流体组分的一致性是井间连通的必要不充分条件。若流体组成一致，则井间有可能相互连通；若井间相互连通，则流体组成必然一致[13-16]。然而，从气体组分的分布及变化特征来看，高含非烃气体气藏的流体分布和变化特征复杂，其中产出流体组分差异较大的气井间也有可能相互连通。

根据流体组成特征判断高含非烃气体气藏气井间的连通性，针对不同的气井采用不同的方法。

(1)若多口气井产出气的组分含量稳定，则需分析其组分含量与气井裸眼段深度的关系。若裸眼段深度越深，密度较大的非烃类气体组分含量越大，或者裸眼段深度加深而组分基本不发生变化，则气井间相互连通。

(2)若多口气井产出气的组分含量不稳定，则需分析不稳定气井的初始产出气及当前产出气。若不稳定气井的产出气组分含量达到稳定阶段后，与其临近的稳定气井裸眼段深度越深，产出气中密度较大的非烃类气体组分含量就越高，或者其裸眼段深度越深，产出气组分基本不发生变化，则气井间有可能连通；否则，气井间互不连通。

3 实例应用

以莺歌海组气藏Ⅱ上气组为例，结合现有的砂体展布特征分析方法和压力变化特征分析方法，对其进行连通单元划分。以砂体展布特征初步划分连通单元，以气体组成特征确定单元内气井井间连通性，以压力变化特征验证单元内气井井间连通性。Ⅱ上气组有16口完钻开发井，气井分布情况如表1所示。

表1 Ⅱ上气组气井分布情况

Ⅱ上气组砂体平面展布情况如图5所示。其中，B井区、A井区与E4H井区连通，B井区和A井区通过E4H井区相互连通，A井区内A10H控制区域与其余气井控制区域互不连通；7井区与其余各井区互不连通；A2H井区与其余各井区互不连通。

图5 Ⅱ上气组砂体平面展布

Ⅱ上气组气井产出气组成情况如图6所示。其中，E4H井区E4H井与B井区、A井区气井裸眼段中部深度相近，但产出气中的CO2含量相差很大，且不符合深度越深CO2含量就越高的规律。这表明，E4H井区与B井区、A井区互不连通。

图6 Ⅱ上气组气井产出气组成

Ⅱ上气组3个最早投产单采气井的压力测试情况如图7所示。其中，E4H井区E4H井、A井区A7H井与B井区B1H井的投产时间相隔较远，但投产初期地层压力系数相近。这表明，E4H井区、A井区、B井区之间互不连通。

图7 Ⅱ上气组B井区、E4H井区、A井区单采气井压力测试情况

根据这3个井区的砂体平面展布特征、流体组成情况和压力测试情况综合判断，得出3个井区互不连通的结论。

Ⅱ上气组气井产出气的流体组成如图8所示。B井区内各气井产出气的CO2含量均较低，E3H2井与其余4口井裸眼段中部海拔深度相近，但其中N2的含量相差较远，且不符合裸眼段中部深度越深N2含量就越高的规律。A井区内气井产出气的 CO2含量均较低，A10H井与其余3口井的裸眼段中部海拔深度相近，但N2含量相差较远，且不符合裸眼段中部深度越深N2含量就越高的规律。这些都表明，B井区和A井区内部并不完全连通，B井区内的E3H2井控制区域与其余气井控制区域互不连通，A井区内A10H控制区域与其余气井控制区域互不连通。

图8 Ⅱ上气组气井产出气的流体组成

Ⅱ上气组各气井投产初期地层压力测试情况如图9—图11所示。A井区A10井和B井区E3H2井的投产时间较晚，但其投产初期所测定的地层压力系数均高于各自所在井区的测定数值。这表明，两井的控制区域与其所在井区其他气井控制区域互不连通。同时，对于A、B井区的其余气井而言，投产时间越晚，投产初期地层压力系数就越低。这表明，两井各自区内的其余气井间是连通的。7井区两气井投产时间相隔较远，但投产初期的压力系数基本一致，这表明它们之间互不连通。

图9 Ⅱ上气组A井区气井压力测试情况

图10 Ⅱ上气组B井区气井压力测试情况

图11 Ⅱ上气组7井区气井压力测试情况

综合分析之后得出以下结论：Ⅱ上气组B井区、E4H井区、A井区、7井区和A2H井区之间互不连通；E4H井区、A2H井区各自内部连通；B井区除E3H2井外其他气井间均相互连通；A井区除A10H井外其他气井间均相互连通；7井区内两气井间互不连通。如表2所示，Ⅱ上气组可划分为8个连通单元，其中A井区、B井区和7井区分别划分为2个连通单元，E4H井区和A2H井区分别划分为1个连通单元。

表2 Ⅱ上气组连通单元划分结果

4 结 语

为了弥补现有气藏连通性评价方法的不足，提出了一种适用于高含非烃气强非均质气藏的连通单元划分新方法。以DF1-1气田莺歌海组气藏为例，结合气藏流体初始分布特征及生产变化特征，研究产出气组成差异较大气井的井间连通性，进而据此划分连通单元。对于高含非烃气体气藏，由于流体分布特征和变化特征复杂，其中产出流体组分差异较大的气井也有可能属于同一连通单元。DF1-1气田莺歌海组气藏Ⅱ上气组可划分为8个连通单元，其中A井区、B井区和7井区分别划分为2个连通单元，E4H井区和A2H井区分别划分为1个连通单元。